Goruchafiaeth Cwantwm: Yr ateb cyfrifiadurol a all ddatrys problemau ar gyflymder cwantwm

• Awdur:
• enw awdur

  Rhagolwg Quantumrun
• Mawrth 20, 2022

Crynodeb mewnwelediad

Mae cyfrifiadura cwantwm, gan ddefnyddio qubits a all fodoli ar yr un pryd fel 0 ac 1, yn agor drysau i ddatrys problemau cyfrifiannol ar gyflymder ymhell y tu hwnt i gyfrifiaduron clasurol. Mae gan y dechnoleg hon y potensial i drawsnewid diwydiannau trwy alluogi rhagweld cymhleth, cracio codau cryptograffig, a hyd yn oed ailadrodd rhyngweithiadau biolegol. Mae mynd ar drywydd goruchafiaeth cwantwm wedi arwain at gynnydd rhyfeddol, gan gynnwys datblygiadau sylweddol mewn samplu boson, ond mae hefyd yn codi heriau megis materion cydnawsedd, pryderon diogelwch, ac ystyriaethau geopolitical.

Cyd-destun goruchafiaeth cwantwm

Mae iaith peiriant cyfrifiadur cwantwm yn defnyddio cwbits sy'n bodoli ar yr un pryd fel 0 ac 1 i archwilio'r holl lwybrau posibl, gyda'r potensial i ddatrys rhai mathau o broblemau cyfrifiadol yn gyflymach na chyfrifiaduron clasurol. Mae'r cysyniad y tu ôl i'r ail ddull yn cael ei adnabod fel cyfrifiadura cwantwm. Mae goruchafiaeth cwantwm, a elwir hefyd yn fantais cwantwm, yn nod yn y maes cyfrifiadura cwantwm sy'n anelu at adeiladu cyfrifiadur cwantwm rhaglenadwy a all ddatrys problemau na fyddai cyfrifiadur clasurol yn gallu eu datrys. Lle mae cyfrifiaduron clasurol yn defnyddio darnau, mae cyfrifiaduron cwantwm yn defnyddio qubits fel yr uned wybodaeth sylfaenol.

Gyda'r egwyddor o arosodiad, gall dau qubit fodoli mewn dau safle gwahanol ar yr un pryd. Mae algorithmau cwantwm yn manteisio ar gysyniad o'r enw maglu cwantwm i gydberthyn qubits yn berffaith, gan alluogi cyfrifiadur cwantwm i ddangos ei oruchafiaeth. Gallai'r cyfrifiaduron hyn allu cracio codau cryptograffig, ailadrodd rhyngweithiadau biolegol a chemegol, yn ogystal â chyflawni swyddogaethau rhagweld a chyllidebu hynod gymhleth ar draws ystod eang o gymwysiadau diwydiant. 

Mae goruchafiaeth cwantwm wedi gweld cynnydd rhyfeddol, gydag un o'r datblygiadau diweddaraf yn dod o Xanadu. Ym mis Mehefin 2022, nododd cwmni technoleg cwantwm Canada Xanadu gynnydd sylweddol mewn samplu boson, gan ddefnyddio dolenni o ffibr optegol ac amlblecsio i ganfod cymedr o 125 hyd at 219 o ffotonau o 216 o foddau gwasgu, gan honni cyflymiad 50 miliwn gwaith yn fwy nag arbrofion blaenorol, gan gynnwys Google. Mae'r cyflawniad hwn yn tanlinellu natur ddeinamig cyfrifiadura cwantwm sy'n datblygu'n gyflym, gyda sefydliadau amrywiol yn gwthio ffiniau technoleg.

Effaith aflonyddgar

Mae mynd ar drywydd goruchafiaeth cwantwm gan gewri technoleg a chenhedloedd yn fwy na ras am hawliau brolio; mae'n llwybr i bosibiliadau cyfrifiannol newydd. Gall cyfrifiaduron cwantwm, gyda'u gallu i wneud cyfrifiadau cymhleth ar gyflymder annirnadwy gyda chyfrifiaduron clasurol, arwain at ddatblygiadau sylweddol mewn amrywiol feysydd. O wella rhagfynegiad tywydd i gyflymu'r broses o ddarganfod cyffuriau, mae'r cymwysiadau posibl yn enfawr. 

Fodd bynnag, mae datblygiad cyfrifiadura cwantwm hefyd yn dod â heriau a phryderon. Mae'r gwahanol ymagweddau at gyfrifiadura cwantwm, megis defnydd Google o sglodion uwchddargludo a phrototeip ffotonig Tsieina, yn dangos nad oes dull safonol eto. Gall y diffyg unffurfiaeth hwn arwain at faterion cydnawsedd a rhwystro cydweithio rhwng gwahanol endidau. Ar ben hynny, mae potensial cyfrifiaduron cwantwm i gracio dulliau amgryptio cyfredol yn codi pryderon diogelwch difrifol y mae angen i lywodraethau a busnesau roi sylw iddynt.

Ni ellir anwybyddu'r agwedd geopolitical ar oruchafiaeth cwantwm ychwaith. Mae'r gystadleuaeth rhwng pwerau mawr fel yr Unol Daleithiau a Tsieina yn y maes hwn yn adlewyrchu brwydr ehangach am oruchafiaeth dechnolegol. Gall y gystadleuaeth hon ysgogi buddsoddiad ac ymchwil pellach, gan feithrin twf mewn diwydiannau ac addysg gysylltiedig. Fodd bynnag, mae hefyd yn peri risg o greu rhaniadau technolegol rhwng cenhedloedd, gan arwain o bosibl at densiynau ac anghydbwysedd mewn dylanwad byd-eang. Bydd cydweithredu ac ystyriaethau moesegol wrth ddatblygu a defnyddio technoleg cwantwm yn allweddol i sicrhau bod ei buddion yn cael eu rhannu'n eang ac yn gyfrifol.

Goblygiadau goruchafiaeth cwantwm 

Gall goblygiadau ehangach goruchafiaeth cwantwm gynnwys:

• Modelau busnes y dyfodol yn defnyddio cyfrifiaduron cwantwm i ddarparu datrysiadau busnes. 
• Esblygiad mewn seiberddiogelwch a fydd yn gwneud yr amgryptio presennol yn ddarfodedig ac yn gorfodi mabwysiadu datrysiadau amgryptio cwantwm mwy cymhleth. 
• Optimeiddio prosesau darganfod a gweithgynhyrchu cyffuriau cwmnïau fferyllol a chemegol. 
• Gwella prosesau optimeiddio portffolio a ddefnyddir gan gwmnïau gwasanaethau ariannol. 
• Cynhyrchu meintiau o arbedion effeithlonrwydd ym mhob busnes sy'n dibynnu ar logisteg, ee, manwerthu, dosbarthu, cludo, a mwy. 
• Technoleg Quantum yn dod yn fan cychwyn buddsoddi nesaf ar ôl deallusrwydd artiffisial, gan arwain at fwy o fusnesau newydd yn y maes hwn.

Cwestiynau i'w hystyried

• Mae cyfrifiaduron cwantwm wedi'u haddo ers pedwar degawd, pa mor hir y credwch y bydd yn ei gymryd iddynt gael eu masnacheiddio?
• Pa ddiwydiannau eraill a allai weld effeithiau sylweddol o gymhwyso goruchafiaeth cwantwm?